Linux shell 中的管道函数用 C 编写

Question

我的迷你外壳程序接受管道命令，例如ls -l | wc -l ls -l | wc -l并使用 excevp 来执行这些命令。

我的问题是，如果 execvp 没有 fork()，管道命令运行良好，但 shell 之后终止。 如果execvp 有fork()，就会发生死循环。 我无法修复它。

代码：

void run_pipe(char **args){
    int ps[2];
    pipe(ps);

    pid_t pid = fork();
    pid_t child_pid;
    int child_status;

    if(pid == 0){ // child process

        close(1);
        close(ps[0]);
        dup2(ps[1], 1);

       //e.g. cmd[0] = "ls", cmd[1] = "-l"
        char ** cmd = split(args[index], " \t");   

        //if fork here, program cannot continue with infinite loop somewhere
        if(fork()==0){
            if (execvp(cmd[0],cmd)==-1){
                printf("%s: Command not found.\n", args[0]);
            }
        }
        wait(0);
    }
    else{ // parent process

        close(0);
        close(ps[1]);
        dup2(ps[0],0);

        //e.g. cmd[0] = "wc", cmd[1] = "-l"
        char ** cmd = split(args[index+1], " \t");

        //if fork here, program cannot continue with infinite loop somewhere
        if(fork()==0){
           if (execvp(cmd[0],cmd)==-1){
                printf("%s: Command not found.\n", args[0]);
           }
        }
        wait(0);
        waitpid(pid, &child_status, 0);
    }    
 }

我知道 excevp 需要 fork() 才能不终止 shell 程序，但我仍然无法修复它。 任何帮助将不胜感激，谢谢！

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我应该如何让两个孩子平行？

pid = fork(); 
if( pid == 0){ 
    // child 
} else{ // parent 
    pid1 = fork(); 
if(pid1 == 0){ 
    // second child 
} else // parent 

} 

这样对吗？

Answer 1

是的， execvp()用不同的程序替换了调用它的程序。 如果您想生成另一个程序而不结束执行生成的程序（即 shell），那么该程序必须fork()创建一个新进程，并让新进程执行execvp() 。

您的程序源表现出错误的并行性，这可能会让您感到困惑或反映出更深层次的困惑。 您以与 fork 之后父进程的行为相同的方式构建第一个子进程的行为，但应该并行的是第一个子进程的行为和第二个子进程的行为。

一种结果是你的程序有太多的分叉。 初始进程应该分叉两次——每个它想要生成的子进程一次——并且两个子进程都不应该分叉，因为它已经是一个专用于您要运行的命令之一的进程。 但是，在您的实际程序中，第一个孩子确实分叉了。 这种情况可能是由孩子也为孙子wait()拯救的，但它的形式凌乱且糟糕。

另一个结果是，当您设置第二个孩子的文件描述符时，您在分叉之前操作父级的，而不是在分叉后操作子级的。 这些更改将保留在父进程中，我非常有信心这不是您想要的。 这可能是 shell 似乎挂起的原因：当run_pipe()返回时（shell 的标准输入已更改为管道的读取端）。

此外，父进程应该关闭管道两端的孩子都被分叉后，或多或少，孩子们必须在每个接近结束时，他们使用的不是一样的道理。 最后，管道的每一端都会有一个文件描述符的打开副本，一个在一个子节点中，另一个在另一个子节点中。 在某些情况下，未能正确执行此操作也可能导致挂起，因为您 fork 的进程可能不会终止。

以下是您希望程序执行的操作的摘要：

• 原始过程设置管道。
• 原始进程 fork 两次，每个命令一次。
• 每个子进程操作自己的文件描述符以使用管道的正确端作为适当的标准 FD，并关闭管道的另一端。
• 每个子execvp()使用execvp() （或该系列中的其他函数之一）来运行请求的程序
• 父级关闭管道两端的文件描述符副本
• 父级使用wait()或waitpid()来收集两个孩子。

还要注意，您应该检查所有函数调用的返回值，并为错误提供适当的处理。